Dose-response Relationship for Chromosome Aberations induced in Human Lymphocytes by 18 MeV Electron Beam Irradiation

Abstract

Dose response curves for lymphocyte chromosome aberration frequencies using X- and gamma radiations became an important and reliable indicators as biological dosimeters especially in radiation accidents and professional over exposures. Nowadays electron beams therapy are frequently used for their advantages in cases of tumours under or near to the body surface. Dose-response curves for these electron beams are rarely published. Human peripheral blood lymphocytes were in vitro irradiated with various low and high doses (0.1 Gy to 4.9 Gy) of 18 MeV electron beam to utilize such a dose-response curve using chromosome aberration frequencies as a biological marker. Then we compared this biological curve with physically obtained curves normally used in planning for radiotherapy treatment. It is interesting to find a significant difference between both of them. The biological curve is generally higher in value and that the aberrations induced by 93% of a dose is significantly higher and deeper in site than those aberrations induced by the 100% dose calculated physically. If the above observation is confirmed by detailed studies, it would be of importance to the radiotherapist to plan for isodose curves according to biological determinations.

Dosis-Wirkungs-Kurven der Mutationsraten von Lymphozyten Chromosomen bei dcr Anwendung von Röntgen- und Gammastrahlen sind wichtige und verläβliche Indikatoren in Form von biologischen Dosimetern, insbesondere bei Strahlenunfällen und bei berufsbedingten Überbestrahlungen. Gegenwärtig werden häufig auch Elektronenstrahlen wegen ihrer Vorteile bei der Therapie von Tumoren unter oder in der Nähe der Körperoberfläche eingesetzt. Dosis- Wirkungs-Kurven für diese Elektronenstrahlen werden nur selten veröffentlicht. Peripherisehe Bhutlymphozyten des Menschen wurden in vitro mit verschiedenen niedrigen und hohen Dosen (0,1 Gy … 4,9 Gy) von IS MeV-Elektronen bestrahlt, um solche Dosis-Wirkungs-Kurven als biologische Anzeiger für die Chromosomen Mutationsraten zu erhalten. Wir haben dann diese biologische Kurve mit physikalisch erhaltenen Kurven verglichen, die normalerweise bei der Planung radiotherapeutischer Behandlungsmaβnahmen verwendet werden. Es ist interessant festzustellen, daβ zwischen diesen beiden Kurven signifikante Unterschiede bestehen. Die biologische Kurve ist im allgemeinen in ihren Werten hölier und die induzierten Mutationsraten bei 93% einer Dosis sind signifikant höher und tiefer am Ort als jene induzierten Mutationsraten, die durch einer 100%ige Dosis physikalisch berechnet wurde. Sollte sich diese Beobachtung durch weitere dedaillierte Studien erhärten, so ist dies von groβer Bedeutung für Radiotherapeuten, die Isodosenkurven nach biologischen Bestimmungen zu planen haben.

Keywords:

• biological effects
• biological indicators
• chromosomal aberrations
• chromosomes
• dose-response relationships
• electron beams
• genetic effects
• lymphocytes
• mutation frequency
• radiotherapy